DE69523632T2

DE69523632T2 - Pneumatische bremskraftverstärker-hauptzylindereinheit

Info

Publication number: DE69523632T2
Application number: DE69523632T
Authority: DE
Inventors: Flavio Cobianchi; Ulysse Verbo
Original assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Current assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Priority date: 1995-01-18
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: EP0802869B1; DE69523632D1; JPH10512516A; KR100349077B1; CN1067023C; CN1155868A; ES2164786T3; WO1996022209A1; FR2729355B1; EP0802869A1; KR970704597A; FR2729355A1; BR9508458A; US5797264A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Bremseinheiten, die aus pneumatischen Servomotoren zur Bremsunterstützung und Hauptzylindern bestehen, von der Art, wie sie bei Kraftfahrzeugbremsen Anwendung finden.
Gewöhnlich enthalten pneumatische Servomotoren ein Gehäuse, das an einer den Fahrzeuginnenraum von einem vorderen Fahrzeugraum trennenden Wand befestigt ist, und werden durch eine Steuerstange betätigt, deren hinteres Ende mit einem in diesem Fahrzeuginnenraum befindlichen Bremspedal verbunden ist.
Parallel dazu enthalten Hauptzylinder gewöhnlich einen Körper, der mit zumindest einem Flansch zur Befestigung des Hauptzylinders an der vorderen Wand des Gehäuses gebildet ist.
Zahlreiche Schriften beschreiben diese Art von Bremseinheiten. Sie sind gewöhnlich im vorderen Raum eines Kraftfahrzeugs angeordnet, der im allgemeinen den Fahrzeugmotor enthält, wobei der Servomotor mit seiner hinteren Wand an der Trennschürze zwischen diesem vorderen Raum und dem Fahrzeuginnenraum und der Hauptzylinder an der vorderen Wand des Servomotors befestigt ist. Die Steuerstange des Servomotors durchdringt eine Öffnung in der Schürze und wird durch ein Bremspedal im Fahrzeuginnenraum betätigt.
Für den Fall eines frontalen bzw. quasi frontalen Zusammenstoßes des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug oder einem feststehenden Hindernis, sind der Aufbau und die Karosserie des Fahrzeugs so ausgelegt, daß sie sich allmählich verformen, um den größtmöglichen Teil der bei diesem Zusammenstoß aufgebrachten Energie aufzunehmen.
Es kommt dennoch häufig vor, daß der Motor bzw. die im vorderen Fahrzeugraum transportierte Last unter der Wirkung einer solchen Kollision zurückgestoßen wird und sich mit dem Hauptzylinder überlagert. Eine derartige Überlagerung kann bei Anwendung auf den Hauptzylinder aus einer entlang seiner Achse gerichteten Kraft oder aus einer Kraft resultieren, die einen bestimmten Winkel mit seiner Achse einschließt.
Dies führt jedoch dazu, daß der Hauptzylinder das Gehäuse des Servomotors durch seine Befestigungsflansche nach hinten zur Fahrzeugschürze hin beaufschlagt.
Daraus ergibt sich, daß ein frontaler bzw. quasi frontaler Zusammenstoß aufgrund der Anordnung der Einheit aus Servomotor und Hauptzylinder im vorderen Fahrzeugraum dazu führt, daß zunächst die Schürze unter der Einwirkung des Servomotorgehäuses zurückgestoßen wird, und zwar unabhängig davon, ob der Servomotor mit Zuggliedern ausgestattet ist oder nicht, und daß auch das Bremspedal nach hinten verschoben wird, wodurch schlimme Verletzungen des Fahrers verursacht werden können.
Bereits in diversen Schriften wurde angestrebt, eine Lösung für dieses Problem zu finden. Die FR-A-2 437 337 beispielsweise sieht vor, daß der Bereich der Schürze, die oberhalb des Fußbereichs des Fahrers angeordnet ist, sich so nahe wie möglich bei der Lenkung befindet und daß der Stirnbereich der Schürze nach vorne bis zu einem festen Anlenkpunkt verlängert ist, der im vorderen Fahrzeugraum vorgesehen ist und an dem ein Träger befestigt ist, welcher dazu bestimmt ist, eine Bremseinheit wie vorangehend definiert aufzunehmen, wobei dieser Träger so ausgebildet und angeordnet ist, daß er unter der Wirkung eines kräftigen Schubs um diesen festen Anlenkpunkt herum verschwenkbar ist.
Dagegen sieht die FR-A-2 482 547 vor, den Servomotor am oberen Topf einer Stoßschutzeinrichtung zu befestigen, wobei die Achse des Bremspedals am oberen Bereich des oberen Topfs gelagert ist, der durch eine Stufe in einen größeren unteren Topf übergeht, welcher verformbar und mit der Schürze verbunden ist, wobei der untere Topf so ausgebildet ist, daß in seinem oberen Bereich ein größerer Verformungsweg zur Verfügung steht als in seinem unteren Bereich.
Diese beiden Schriften aus dem Stand der Technik sehen somit im wesentlichen die gleiche Lösung vor, nämlich zwischen dem Servomotor und der Schürze eine verschwenkbare oder verformbare Einrichtung anzuordnen, um die während der Kollision aufgebrachte Energie aufzunehmen. Eine derartige Lösung ist jedoch dann mit einem großen Nachteil behaftet, wenn der vordere Fahrzeugraum den Motorraum des Fahrzeugs darstellt. In diesem Fall führen nämlich der komplexe Aufbau moderner Motoren sowie die von den Fahrzeugherstellern gewünschte kompakte Struktur dazu, daß nur wenig oder gar kein Platz im Motorraum zur Verfügung steht, um darin zusätzliche Einrichtungen anzubringen.
Die vorliegende Erfindung zielt folglich darauf ab, dieses Problem zu lösen, indem eine Bremseinheit vorgeschlagen wird, die aus einem pneumatischen Servomotor und einem Hauptzylinder jeweils vom vorangehend erwähnten Typ besteht, wobei diese Einheit so ausgeführt ist, daß eine Überlagerung des Motors bzw. der im vorderen Fahrzeugraum transportierten Last mit dem Hauptzylinder nicht in eine Stoßbewegung des Bremspedals zum Fahrer hin umgesetzt wird, und zwar ohne dabei zusätzliche Teile zu verwenden, welche die axiale Länge der Bremseinheit vor der Schürze verlängern würden.
Erfindungsgemäß enthält dazu eine derartige Einheit ferner zumindest ein Element zum Angreifen am Gehäuse des Servomotors bei einer Drehung des Hauptzylinders relativ zum Servomotor unter der Wirkung eines in den Hauptzylinder eingeleiteten Drehmoments als Antwort auf eine hohe Beaufschlagung dieses letztgenannten.
Auf dieser Art und Weise wird die Verformung der vorderen Wand des Servomotors sehr groß und ermöglicht eine ebenfalls sehr große Drehung des Hauptzylinders relativ zum Servomotor, bevor deren Auswirkungen sich auf die Schürze des Fahrzeugs und auf das Bremspedal bemerkbar machen.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das sich beispielhaft versteht, in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, worin zeigen:
- Fig. 1 eine Ansicht einer Bremseinheit, die aus einem pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung und einem Hauptzylinder besteht und erfindungsgemäß ausgeführt ist,
- Fig. 2 eine Teilschnittansicht einer Bremseinheit, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, und
- Fig. 3 eine Teilansicht in der Ebene in Richtung III-III der Fig. 2.
Fig. 1 stellt eine Ansicht einer Bremseinheit dar, die aus einem pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, und einem Hauptzylinder besteht, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist.
Herkömmlicherweise wird mit "vorderer Bereich" der Einheit aus Servomotor und Hauptzylinder derjenige Bereich bezeichnet, der dem Hauptzylinder 12 zugewandt ist, und mit "hinterer Bereich" dieser Einheit derjenige Bereich, der dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. In Fig. 1 und 2 befindet sich somit der vordere Bereich links und der hintere Bereich rechts.
Der Servomotor 10 enthält ein Gehäuse 15, das dazu vorgesehen ist, in gewöhnlicher Weise durch Muttern 14 an einer Schürze 16 zum Trennen zwischen einem vorderen Fahrzeugraum C und dem Fahrzeuginnenraum H befestigt und durch eine Steuerstange 18 betätigt zu werden, die mit einem (nicht dargestellten) Bremspedal verbunden ist, das sich in diesem Fahrzeuginnenraum befindet. Der den Hydraulikbremskreis des Fahrzeugs steuernde Hauptzylinder 12 enthält einen Körper 20 zur Befestigung an der vorderen Wand des Servomotors 10 in der Achse X-X' des Servomotors durch einen Befestigungsflansch 22.
Der Innenaufbau und die Funktionsweise des Servomotors und des Hauptzylinders sind gewöhnlicher Natur und sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie werden somit nicht näher beschrieben. Es sei nur in Erinnerung gerufen, daß der Servomotor 10 dazu vorgesehen ist, auf den Hauptzylinder 12 eine Betätigungskraft zu übertragen, die gleich der in die Steuerstange 18 eingeleiteten Eingangskraft und um eine Unterstützungskraft erhöht ist, welche im Inneren des Servomotors erzeugt wird, indem eine Druckdifferenz auf beiden Seiten eines Pneumatikkolbens wirkt.
Es ist somit verständlich, daß bei einer derartigen Anordnung, die am geläufigsten ist, der Servomotor und der Hauptzylinder sich in Verlängerung zueinander befinden und daß sich daraus ergibt, daß der Hauptzylinder einen zur Schürze senkrecht verlaufenden Vorsprung bildet und dessen vorderes Ende sich in einem großen Abstand zur Schürze befindet, der beispielsweise 40 cm erreichen kann.
Verständlicherweise kann dieses Ende bei einer Kollision des Fahrzeugs entsprechend stark von einem Motorteil oder einem Teil der im Raum C transportierten Last angestoßen werden.
Ein derartiger Aufprall wird somit vollständig vom Körper 20 des Hauptzylinders auf das Gehäuse 15 des Servomotors und dadurch auf die Schürze 16 und andererseits durch deren innere Bauteile auf die Steuerstange 18 und letztendlich auf das Bremspedal übertragen.
Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Nachteil. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, enthält der Körper 20 des Hauptzylinders 12 zwei Flügel 24. Diese Flügel können mit dem Körper des Hauptzylinders einstückig gegossen sein oder fest mit diesem Körper durch jegliche geeignete Verfahren verbunden sein, beispielsweise durch Verschweißen oder Verschrauben mit dem Körper des Hauptzylinders, oder aber eine Vorrichtung bilden, die am Körper des Hauptzylinders aufgepreßt ist.
Die Flügel 24 enthalten jeweils ein hinteres Ende 26, das bei betriebsfähiger Einheit benachbart zur vorderen Wand des Gehäuses 15 des Servomotors ist, beispielsweise im wesentlichen in der Ebene des Befestigungsflansches 22, von der Symmetrieachse X-X' des Hauptzylinders und der Einheit entfernt liegt und eine nach hinten, d.h. zum Gehäuse 15 des Servomotors hin gerichtete Spitze oder Schräge bildet, so daß ein Element zum Angreifen an diesem Gehäuse gebildet wird für den Fall, daß als Folge einer Kollision eine Drehung des Hauptzylinders bezüglich des Servomotors auftritt.
Vorteilhaft können die Flügel 24 ferner einen Außenrand 28 aufweisen, der die Enden 26 mit einem Bereich des Körpers 20 verbindet, der sich vor der die Enden 26 enthaltenden Ebene befindet, beispielsweise am vorderen Ende des Körpers 20, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Flügel 24 haben somit die Form des griechischen Buchstabens Delta.
Bei einem frontalen oder quasi frontalen Zusammenstoß des mit einer solchen Bremseinheit ausgestatteten Fahrzeugs, führt die von einem Bauteil des Motors oder einem Teil der im vorderen Fahrzeugraum C transportierten Last, der bzw. die sich mit dem Hauptzylinder 12 überlagert, zunächst zum Einleiten eines Drehmoments in den Körper des Hauptzylinders 12 und zu dessen Drehung um eine Drehachse herum, die sich im wesentlichen im Bereich des Befestigungsflansches 22 befindet.
Bei dieser Drehung nähert sich das eine Ende 26 des einen Flügels 24 zunächst der vorderen Wand des Servomotorgehäuses 15, tritt dann mit dem letztgenannten in Kontakt und das Angriffselement des Endabschnitts 26 verformt dann bereichsweise sehr stark diese vordere Wand, wodurch dem Servomotor eine stärkere Drehung erleichtert wird.
Ferner verleiht die Form des Endabschnitts 26 als Spitze oder Schräge diesem eine noch bessere Möglichkeit zum Angreifen am Gehäuse 15 des Servomotors, wenn sich der Hauptzylinder noch weiter dreht, und die vordere Wand des Gehäuses 15 wird somit durchsetzt bzw. durchbohrt, wodurch ein Eindringen des Endabschnitts 26 in das Innere des Servomotors ermöglicht und eine Einreißhilfe gebildet wird, durch welche die spätere Drehung des Hauptzylinders relativ zum Servomotor noch weiter erleichtert wird.
Der bzw. die Flügel 24 werden selbstverständlich bezüglich der Achse X-X' derjenigen Richtung diagonal gegenüberliegend angeordnet, aus der im Falle einer Kollision eine Überlagerung am wahrscheinlichsten kommt. Bevorzugt sind jedoch drei Flügel 24 vorgesehen, die um 120º um die Achse X-X' herum verteilt angeordnet sind, um Gewissheit zu erlangen, daß in jedem Fall zumindest ein Flügel, im allgemeinen zwei die oben beschriebenen Auswirkungen haben.
Ferner sei angemerkt, daß bei einer Überlagerung, die aus einer Richtung stammt, die parallel zur Achse X-X' ist oder mit dieser einen geringen Winkel einschließt, die Form des Außenrandes 28 dem Flügel 24 eine Ablenkfunktion verleiht und dabei dem Körper des Hauptzylinders eine anfängliche Drehung aufzwingt, was die bereits vorangehend beschriebenen Auswirkungen mit sich bringt. Das Profil des Außenrandes 28 des Flügels 24 kann gerade sein, wie dargestellt ist, oder alternativ konkav oder konvex gekrümmt sein, je nachdem, ob die Drehung des Körpers des Hauptzylinders zu Beginn oder am Ende der Überlagerung mit einem Teil des vorderen Fahrzeugraums C begünstigt werden soll.
Es ist also wohl verständlich, daß das Teil des vorderen Fahrzeugraums C, das sich mit dem Hauptzylinder 12 überlagert hat, somit in einem Abstand zur Schürze zurückgestoßen werden kann, welcher etwa der Länge des Hauptzylinders vor dem Servomotor entspricht, wobei dies sich weder auf die Schürze noch auf das Bremspedal auswirkt. Ein derartiger Abstand wird bei den allermeisten der aufgetretenen Kollisionsfälle als ausreichend erachtet.
Die allmähliche Verformung der vorderen Wand des Servomotorgehäuses 15, gefolgt von deren Durchbohrung und Einreißen unter der Wirkung des sich drehenden Hauptzylinders, trägt ferner dazu bei, einen Teil der Energie des Teils des vorderen Fahrzeugraums C aufzunehmen, das sich mit dem Hauptzylinder überlagert hat.
In Fig. 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesen Figuren ist erkennbar, daß der Flansch 22 zur Befestigung des Hauptzylinders eine radiale Lasche 124 aufweist, deren radial äußeres Ende 126 nach hinten umgelegt ist. Der hintere Rand ist so ausgebildet, daß er eine Spitze bzw. einen Dorn mit in Umfangsrichtung vorbestimmter Länge L je nach diesem zu verleihender Angriffseigenschaft bildet.
In der gleichen Art und Weise wie bei der vorangehenden Ausführungsform befindet sich das Ende 126 im wesentlichen in der Ebene des Befestigungsflansches 22 benachbart zur vorderen Wand des Gehäuses 15 des Servomotors 10 und liegt von der Symmetrieachse X-X' des Hauptzylinders 12 und des Servomotors 10 entfernt.
Selbstverständlich kann vorgesehen sein, daß die Lasche 124 einstückig mit dem Befestigungsflansch 22 ausgebildet oder fest mit diesem verbunden ist, beispielsweise mittels Muttern 30 zur Befestigung des Flansches 22 an der vorderen Wand des Gehäuses 15.
Wie bei der vorangehenden Ausführungsform nähert sich bei einer frontalen oder quasi frontalen Kollision des mit einer solchen Bremseinheit ausgestatteten Fahrzeugs, die zu einer Überlagerung mit einem Teil des vorderen Fahrzeugraums C und zu einer Drehung des Hauptzylinders um eine im wesentlichen im Bereich des Befestigungsflansches 22 befindliche Drehachse führt, das Ende 126 der Lasche 124 zunächst an die vordere Wand des Servomotorgehäuses 15 heran, kommt dann mit dieser in Kontakt, welche sodann bereichsweise sehr stark verformt wird, wodurch eine stärkere Drehung des Servomotors erleichtert wird.
Auch verleiht die zu einem Dorn ausgebildete Form des Endabschnitts 126 diesem eine noch bessere Möglichkeit zum Angreifen an der vorderen Wand des Gehäuses 15 des Servomotors, wenn sich der Hauptzylinder noch weiter dreht, und diese vordere Wand wird sodann durchbohrt, wodurch ein Eindringen des Endabschnitts 126 in das Innere des Servomotors ermöglicht und eine Einreißhilfe gebildet wird, durch welche eine zusätzliche Drehung des Hauptzylinders relativ zum Servomotor noch mehr erleichtert wird.
Diese zweite Ausführungsform ist insbesondere für den Fall bestimmt, wo die Überlagerung eines Fremdteils am Körper des Hauptzylinders mit sehr großer Wahrscheinlichkeit aus einer vorbestimmten Richtung stammt, beispielsweise entlang des Pfeils A in Fig. 2. Die Lasche 126 liegt dann bezüglich der Achse X-X' dieser Richtung A diagonal gegenüber. Es ist natürlich dennoch möglich, in mehreren radialen Richtungen mehrere Laschen 124 vorzusehen, die fest mit dem Befestigungsflansch 22 verbunden sind.
Es ist somit erkennbar, daß bei dieser Ausführungsform die Drehung des Hauptzylinders relativ zum Servomotor erleichtert wird und daß das Teil des vorderen Fahrzeugraums C, das sich mit dem Hauptzylinder 12 überlagert hat, um einen zusätzlichen Abstand zur Schürze zurückweichen kann, bevor es mit der Schürze interaktiv wird, wobei der Hauptzylinder bei seinem Durchtritt gewissermaßen zurückweicht und zugleich einen bestimmten Teil der aus der Kollision resultierenden Energie aufnimmt.
Die zweite Ausführungsform weist ferner den Vorteil auf, daß die Lasche bzw. die Laschen 124 so angeordnet sein können, daß sie sich im wahrscheinlichen Weg eines Teils des vorderen Fahrzeugraums C befinden, der sich mit der vorderen Wand des Servomotors überlagert, ohne dabei mit dem Hauptzylinder in Kontakt zu gelangen. Dieses Teil des vorderen Fahrzeugraums C überlagert sich also direkt mit einer Lasche 124, was auch zu einer bereichsweisen Verformung der vorderen Wand des Servomotors mit Durchbohrung und Einreißen dieser Wand führt und die beschriebenen Auswirkungen und Vorteile mit sich bringt.
Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, sondern kann vielmehr zahlreiche Abwandlungen erhalten, die dem Fachmann sinnvoll erscheinen und sich in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche einfügen.

Claims

1. Einheit aus einem pneumatischen Servomotor (10) zur Bremsunterstützung eines Kraftfahrzeuges und einem Hauptzylinder (12), wobei der pneumatische Servomotor (10) ein Gehäuse (15) aufweist, das an einer den Fahrzeuginnenraum (H) von einem vorderen Raum (C) des Fahrzeugs trennenden Wand (16) befestigt ist, und wobei er durch eine Steuerstange (18) betätigt wird, deren hinteres Ende mit einem im Fahrzeuginnenraum (H) befindlichen Bremspedal verbunden ist, wobei der Hauptzylinder einen Körper (20) enthält, der mit zumindest einem Flansch (22) zur Befestigung des Hauptzylinders (12) an der vorderen Wand des Gehäuses (15) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einheit (10, 12) ferner zumindest ein Element (26, 126) zum Angreifen am Gehäuse (15) des Servomotors bei einer Drehung des Hauptzylinders (12) relativ zum Servomotor (10) unter der Wirkung eines in den Hauptzylinder (12) eingeleiteten Drehmoments als Antwort auf eine hohe Beaufschlagung dieses letztgenannten enthält.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (12) zumindest einen Flügel (24) aufweist, von dem ein Ende (26) das Element (26) zum Angreifen am Gehäuse (15) des Servomotors (10) bildet.

3. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (26) des Flügels (24) eine Spitze oder eine Schräge bildet, die zum Gehäuse (15) des Servomotors (10) hin gerichtet ist.

4. Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (26) des Flügels (24) zur vorderen Wand des Gehäuses (15) des Servomotors (10) benachbart ist und von der Symmetrieachse (X-X') des Hauptzylinders (12) entfernt liegt.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (24) einen Außenrand (28) aufweist, der das Angriffselement (26) mit einem Bereich des Körpers (20) verbindet, der sich vor der die Enden (26) enthaltenden Ebene befindet.

6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand (28) des Flügels (24) das Angriffselement (26) mit dem vorderen Ende des Körpers (20) des Hauptzylinders (12) verbindet.

7. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (22) des Hauptzylinders (12) zumindest eine radial verlaufende Lasche (124) enthält, deren radial äußeres Ende (126) das Element (126) zum Angreifen des Gehäuses (15) des Servomotors (10) bildet.

8. Einheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (126) der radialen Lasche (124) eine Spitze (126) oder einen Dorn (126) mit in Umfangsrichtung vorbestimmter Länge (L) bildet.

9. Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (126) der radialen Lasche (124) sich benachbart zur vorderen Wand des Gehäuses (15) des Servomotors (10) befindet und von der Symmetrieachse (X-X') des Hauptzylinders (12) entfernt liegt.